Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nová studie odhalila, že led je flexoelektrický materiál, což znamená, že při mechanické deformaci (nerovnoměrném ohýbání) dokáže produkovat elektrickou energii. Tento objev může mít významné technologické dopady a zároveň zvýšit naše porozumění takovým přírodním jevům, jako je například blesk.
Navíc je půvabné, že i tak běžný a notoricky známý materiál jako led nás stále má čím překvapit (poznámka: opravdu běžný led, nejde o nějakou exotickou modifikaci nacházející se v nitrech obřích planet apod.).
„Zjistili jsme, že led generuje elektrický náboj v reakci na mechanické namáhání při všech teplotách. Navíc jsme identifikovali tenkou feroelektrickou vrstvu na povrchu při teplotách pod -113 °C,“ uvádí jeden z autorů studie Xin Wen (čínská Xi’an Jiaotong University a Universitat Autónoma de Barcelona). „Ferroelektřina povrchu je sama o sobě zajímavým objevem, protože znamená, že led může generovat elektřinu nejen jedním způsobem, ale hned dvěma: ferroelektricky při velmi nízkých teplotách a flexoelektricky při vyšších teplotách až do 0 °C.“ Díky této vlastnosti se led vyrovná elektrokeramickým materiálům (oxid titaničitý apod.), které se v současné době používají v technologiích typu senzorů a kondenzátorů.
Výsledky studie naznačují, že flexoelektřina ledu by mohla hrát roli při elektrifikaci mraků během bouřek. Blesk vzniká, když se v oblacích nahromadí elektrický potenciál v důsledku srážek mezi ledovými částicemi, které se elektricky nabijí. Tento potenciál se pak uvolní v podobě blesku. Mechanismus, jímž se ledové částice nabijí elektřinou, však zůstával nejasný, protože led není piezoelektrický – nemůže generovat náboj pouhým stlačením během srážky. Studie však ukazuje, že led se může elektricky nabít, když je vystaven nehomogenním deformacím, tj. když se nepravidelně ohýbá nebo deformuje.
„Během našeho výzkumu jsme měřili elektrický potenciál generovaný ohýbáním ledové desky. Konkrétně byl blok umístěn mezi dvě kovové desky a připojen k měřicímu zařízení. Výsledky odpovídají výsledkům dříve pozorovaným při srážkách ledových částic v bouřkách,“ vysvětluje spoluautor studie Gustau Catalán. Flexoelektrický jev by tak mohl být jedním z možných vysvětlení vzniku elektrického potenciálu, který za bouřky vytváří blesky.
Objev by podle průvodní tiskové zprávy mohl otevřít cestu k vývoji nových elektronických zařízení, která využívají led jako aktivní materiál a mohla by se vyrábět přímo v chladném prostředí.
X. Wen et al, Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6
Zdroj: Autonomous University of Barcelona / Phys.org, přeloženo / zkráceno
